專利名稱：鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的偏心芯頭及其設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械加工領域，具體是一種鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲芯模偏心芯頭及其設計方法。
背景技術：
隨著鋁合金管直徑的增加以及彎曲半徑的減小，鋁合金大直徑薄壁管在數(shù)控彎曲中發(fā)生起皺的可能性將越來越大。目前，工業(yè)界常采用減小管材與模具間接觸間隙的方法， 減小管材起皺的可能性，但是，這又將增大管材的減薄和扁化程度。在鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲成形過程中，芯模參數(shù)對管材的起皺、減薄和扁化均將產(chǎn)生重要的影響。傳統(tǒng)的薄壁管數(shù)控彎曲的芯模芯頭結構，普遍采用對稱式結構(

圖1)，該結構的特點是球心0位于芯頭的中心，芯頭間采用球窩式結構連接，芯頭能隨著管材的彎曲變形作一定角度的轉(zhuǎn)動。 該結構的缺點是，由于對稱式結構的特點，芯頭與芯頭間在轉(zhuǎn)動時發(fā)生干涉的范圍較大，彎曲過程中芯頭可轉(zhuǎn)動的角度范圍不大，管材在彎曲中無法實現(xiàn)與小彎曲半徑的變形協(xié)調(diào)； 同時，由于對稱式芯頭結構容易產(chǎn)生與管材外弧面的過度接觸，從而增大管材的壁厚減薄程度。在申請?zhí)枮?00710018458. X的發(fā)明專利申請文件中公開了一種柔性彎管芯模的設計，該設計的芯模雖然可以增加芯模在彎管過程中的轉(zhuǎn)動程度，但是，該發(fā)明仍然采用對稱式結構芯頭，因此對于鋁合金大直徑薄壁管的數(shù)控彎曲過程無法適用。因此，改進芯模的幾何結構，并獲得合理的芯模幾何結構參數(shù)的設計方法，將成為提高鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲過程成形質(zhì)量的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術中所采用的對稱式結構芯頭不適用于鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的不足，本發(fā)明提出了一種鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的偏心芯頭及其設計方法。本發(fā)明包括偏心芯頭、芯模芯桿和芯頭間聯(lián)接件，芯頭間采用球窩式結構連接，其特征在于，偏心芯頭的球心在芯頭體內(nèi)的位置不在芯頭的幾何中心，偏心芯頭的偏心程度 δ為δ = h/k (1)
在上式中，h為偏心芯頭球心到偏心芯頭大端的距離，k為偏心芯頭的厚度。由式 (1)可知，在相同偏心芯頭厚度條件下，h越小，偏心芯頭的偏心程度越大。此外，偏心芯頭間采用球窩式結構連接。根據(jù)偏心芯頭轉(zhuǎn)動的幾何協(xié)調(diào)條件，確定出決定偏心芯頭轉(zhuǎn)動角度范圍的偏心芯頭幾何結構關鍵參數(shù)，包括偏心芯頭厚度k，偏心芯頭外半徑Cltl，偏心芯頭內(nèi)半徑(V，偏心芯頭偏心距離h。其具體設計過程是第一步，在給定管材的直徑D，壁厚t以及彎曲半徑Rtl條件下，確定偏心芯頭的個數(shù)η和厚度k。偏心芯頭的個數(shù)η和厚度k為
權利要求
1.一種鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的偏心芯模，包括芯頭、芯模芯桿(1)和芯頭間聯(lián)接件(3)，芯頭間采用球窩式結構連接；其特征在于，該偏心芯頭0)，的球心在芯頭體內(nèi)的位置不在芯頭的幾何中心處；偏心芯頭O)的偏心程度S為δ = h/k [1]在式[1]中，h為偏心芯頭(2)球心到芯頭大端的距離，k為芯頭的厚度。
2.一種如權利要求1所述鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的偏心芯頭O)的設計方法， 其特征在于，具體設計過程是第一步，在給定管材的直徑D，壁厚t以及彎曲半徑R0條件下，確定偏心芯頭O)的個數(shù)η和厚度k ；偏心芯頭O)的個數(shù)η和厚度k為
全文摘要
本發(fā)明是一種鋁合金大直徑薄壁管數(shù)控彎曲的偏心芯頭及其設計方法，包括偏心芯頭(2)、芯模芯桿(1)和芯頭間聯(lián)接件(3)，偏心芯頭間采用球窩式結構連接；偏心芯頭(2)的球心在芯頭體內(nèi)的偏心度δ為δ＝h/k，其中h為偏心芯頭球心到芯頭大端的距離，k為偏心芯頭的厚度。確定偏心芯頭的內(nèi)半徑d0′和外半徑d0和芯頭最大轉(zhuǎn)角θ2對應的x2，建立偏心距離h與偏心芯頭最大轉(zhuǎn)角θ2關系，通過有限元模擬確定偏心芯頭(2)間的最大轉(zhuǎn)角θ2的范圍，進而確定h的取值范圍。本發(fā)明減少了芯頭間轉(zhuǎn)動的干涉區(qū)域以及芯頭與管材外弧面的過度干涉，適于管材在各種彎曲半徑下的彎曲成形，在不增大管材扁化程度時，能夠減小管材起皺的可能性以及減薄程度。
文檔編號G06F17/50GK102161059SQ20091002344
公開日2011年8月24日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權日2009年7月28日
發(fā)明者李光俊, 李恒, 李成, 詹梅, 閆晶 申請人:成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司, 西北工業(yè)大學